煤灰分及CaCO3对鹤岗煤灰熔融性和黏温特性影响研究

针对鹤岗煤灰熔融性温度高,无法满足德士古水煤浆气化工艺煤灰流动温度(FT)低于1 350℃的要求,以鹤岗龙煤(LM)和鹤翔煤(HM)为研究对象,考察了浮选前后灰分对煤灰组成的影响,分析了助熔剂CaCO_3对煤灰熔融特性和黏温特性的影响。结果表明:随着浮选煤灰分的降低,煤灰中SiO_2含量及ω(SiO_2)/ω(Al_2O_3)降低,煤灰FT升高;CaCO_3的加入可有效降低煤的灰熔融性温度,当CaCO_3加入质量分数为4%时,可使LM和HM煤灰熔融性温度均达到德士古气化炉操作温度的要求;LM和HM煤经过浮选降低灰分后,通过添加一定比例的CaCO_3,可有效调控煤灰的流动性,高温下煤灰渣类型由结晶渣转化为玻璃体渣,适宜的操作温度下液态排渣温度范围较宽,灰渣流动性能够较好地满足气流床气化炉对液态排渣黏度的要求。     

配煤对煤灰熔融性及黏温特性的影响

宁东地区煤种灰熔融温度和灰黏度均较低,是影响宁东煤化工基地大型气流床气化技术长周期稳定运行的关键因素,用X射线衍射分析(XRD)、Factsage软件、灰熔融温度测定仪和高温黏度测定仪探讨煤灰高温灰化过程中的矿物演变,研究配煤对宁东煤矿区配煤灰熔融特性及黏温特性的影响规律。结果表明,配煤比例与灰熔融特性、灰黏温特性均呈非线性关系。石槽村样煤(SM)与麦垛山煤样(MK)质量比为2∶8时,配煤的灰熔融温度为1 300℃,灰黏度5 Pa·s,基本满足德士古气化炉用煤的煤质要求,该配煤比例下高温灰的矿物组成主要是石英。可见通过配煤可以有效改善煤灰熔融及黏温特性。     

在SRC加工过程中选择性的改进

研究了不同煤的矿物质添加物对煤液化、加氢和脱硫作用的影响。所研究的特定矿物质包括SRC残渣、Kerr-McGee残渣、SRC-残渣灰、Kerr-McGee残渣灰、赤铁矿-1(工业级矿石)、赤铁矿-2(试剂级)、磁铁矿、煤灰和还原铁等。比较了这些矿物添加剂对氢耗、脱硫作用和加氢脱硫的选择性等的影响。评价了氧化温度对氧化了的残渣的表面积和脱硫活性的影响。     

液化残渣用量对型焦抗压强度的影响

以低变质粉煤为主要原料,以煤直接液化残渣(DCLR)为黏结剂,利用成型热解技术成功制备出性能优良的型焦产品,采用红外分析及扫描电镜(SEM)分析对型焦进行表征,主要考察液化残渣加入量对型焦抗压强度的影响.研究表明,随着去灰后的煤直接液化残渣(D-DCLR)添加比例的增加,热解焦油和煤气的产率逐渐增大,而型焦的抗压强度先增加后减小,当其添加量为40%时,抗压强度出现了一个最大值573.3N/ball.热解过程中胶质体的含量、挥发分的大量析出以及灰分的增加是型焦抗压强度变化的主要影响因素.     

液化残渣中灰分对型焦强度的影响及机理分析

为了探究液化残渣中灰分对型焦抗压强度的影响,分析了液化残渣与低变质粉煤制备的型焦抗压强度及产品收率的变化情况,并利用热重分析、红外分析对产品进行了检测。结果表明,液化残渣起到黏结剂的作用,灰分是焦炭中的有害物质,通过对比脱灰前后的DCLR与SJC制备的型焦,其抗压强度有较大的差异,差值最大可达200 N;煤直接液化残渣中含有大量的氢键,其在热解的过程中会起到供氢的作用,形成挥发分,使失重量增加,从而导致焦收率减小,而焦油和热解气体的提高,对于液化残渣和低变质粉煤的综合利用具有重要的意义。     

不同还原性气氛下ZJX煤灰结渣行为研究

以淮南矿区ZJX煤为研究对象,利用高温管式炉研究高灰熔点煤灰在不同还原气氛下的煤灰团聚(结渣)特性,探索高灰熔点淮南煤在气流床气化干法排渣技术中煤灰的结渣行为;考察了气氛对煤灰团聚(结渣)的表观形貌、机械强度的影响,采用X-射线衍射仪、扫描电镜研究不同气氛下渣样的晶体矿物转化、表面熔融状态。结果表明:随着通入气氛的还原性增强,1100℃ZJX的煤灰由团聚逐渐变成严重结渣,在N_2∶CO=6∶4气氛下,1100℃时渣样表面已出现熔融现象,晶体矿物出现硬石膏和莫来石,并且随着还原性气氛的增强,硬石膏、金红石和石英等晶体矿物相互反应,产生表面熔融是引起煤灰粘结的主要原因。     

高灰熔点煤灰熔融特性的可控调整研究进展

我国高灰熔点煤占煤炭储量的57%左右,直接用于气流床气化时将面临"积灰和堵渣"的问题,探索高灰熔点煤灰熔融特性的调控方法对气流床的稳定运行意义重大。主要分析了助熔剂和配煤对灰熔融温度的影响规律;并从矿物质演变机理的角度综述了助熔剂(Fe2O3,Ca O,Mg O,Na2O,K2O和复合助熔剂)、配煤和软件分析(FactSage软件热力学计算和Gaussian量子化计算)如何分析和实现高灰熔点煤灰熔融特性的可控调整;最后阐述了采用支持向量机进行煤灰熔融温度的预测存在精度高的优势。提出了寻找新型助熔剂以增强灰熔融温度调控的准确性和基于支持向量机模型建立煤灰成分与灰熔融温度的关联式,进而指导和优化气化配煤煤种和比例的选择,为高灰熔点煤的清洁高效利用提供理论支持。     

煤直接液化残渣的成焦行为及在配煤炼焦中的应用

红柳林煤(HLL)经温和加氢液化(430℃)和炭化(410℃)得到的液化残渣(DCLR)与其他5种原料煤在实验室条件下配煤炼焦制备坩埚焦,有利于缓解优质炼焦煤短缺的现状,降低配煤炼焦的成本,有利于实现煤炭资源的综合利用。研究了原煤黏结指数,利用不同配比的煤样进行实验室坩埚焦的制备,分析了其焦炭成焦率、冷态强度和热态强度等性质,并提出配煤体系中加入DCLR的作用机理。结果表明:加入5%和10%的DCLR可分别替代12%和18%的优质炼焦煤,且得到的焦炭品质不变。DCLR加入量从5%增至10%时,焦炭的抗碎强度提升了1.20%,耐磨强度降低了1.04%,焦炭的热反应性提升了3%,反应后强度增加了2%;此外,DCLR的添加量不宜过高(15%),这是因为DCLR的高活性和高含量的惰性组分使配合煤的黏结性下降。DCLR最佳的制备条件为:液化温度430℃、炭化温度410℃、1%碱式氧化铁催化剂,此时制备的DCLR的黏结性指数为68,黏结性较强,适合作为配煤炼焦的添加剂和黏结剂。DCLR和气煤(QM)相互作用可部分替代肥煤(FM),使中间相的流动度增加、配煤的熔融温度区间拓宽,体系中大量气体冲刷胶质层,使胶质体充分渗透到煤颗粒的孔道中,得到高强度的焦炭。焦化初期,DCLR和QM的相互作用对于焦化关键过程有一定的影响,焦炭的各向异性程度增加。     

煤液化残渣制浆研究

对某煤液化残渣进行湿法成浆性实验研究,通过对煤液化残渣料浆在表观黏度、稳定性和流变特性方面的考察,认为在选取合适的添加剂和添加剂加入量的条件下,具备合理粒度分布的煤液化残渣能够制备出高质量分数符合湿法气流床气化工艺要求的料浆。     

煤气化化学与技术进展

阐述了煤气化化学及气化过程,说明煤气化过程主要包括煤的热裂解、部分氧化燃烧、炭的气化、炉渣的生成和排出4个转化步骤。论述了固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术3种煤气化技术的工艺、设备、优缺点和适用范围。从煤灰液渣对耐火衬里的腐蚀机理、煤灰化学组成、灰熔融性和灰熔融温度、液渣黏度四方面分析了气流床灰/渣特性。最后阐述了美国煤气化技术进展及发展方向,提出应重点开展IGCC煤气化、低阶煤(褐煤和次烟煤)气化技术研究,开展以提高气化炉可靠性、气化效率和煤种适应性为目标的气化炉优化研究,控制多种污染物排放至极低水平的合成气净化技术研究,低成本高效率的O2分离技术及H2和CO2的分离技术研究等。     

3种褐煤及其配煤煤灰流动性研究

以内蒙古3种褐煤为研究对象,通过灰熔融点测试仪、高温黏度计表征了其流动性。3种煤样的灰熔点均能满足气流床气化技术的排渣需求,高温黏度曲线显示ZN与ZL渣呈现塑性渣特性,MD渣呈现玻璃体渣特性。MD渣黏度为25 Pa·s时的温度为1 525℃,不满足气流床气化技术的排渣需求。根据化学组成,将ZN、ZL与MD煤按m(MD)∶m(ZN或ZL)=1∶1、1∶3配煤,能够改变3种煤的黏温特性,从而使3种褐煤能够满足气流床气化技术对流动性的需求。     

煤气化技术工业应用概况及工艺选择(下)

正1.3气流床气化工艺气流床气化工艺有干法进料和湿法进料2种形式,将煤粉(粒度100μm)或煤浆与气化剂一起由喷嘴高速喷入气化炉,气化炉内气流速率超过颗粒夹带气速,气固并流运动并发生高温燃烧和气化反应(约1 500℃),煤灰呈熔融状排出气化炉。气流床气化的高温、高压、强混合过程有利于提高气化强度,具有生产能力大、碳转化率高、煤气     

基于配煤矿物组成对煤灰熔融特性的影响研究

选取两淮煤矿具有代表性的2个煤样,分别与低灰熔融温度HM150煤进行相配,并通过X-射线衍射(XRD)对实验配煤煤样及其灰样中矿物组成以及相对百分含量作了分析,探讨了矿物种类及其相对百分含量对煤灰熔融温度的影响。研究得出:两淮煤其煤灰熔融温度过高的主要原因是其含有大量的高岭石和石英等矿物,石英、高岭石含量越高,煤灰熔融温度越高。配煤改善煤灰熔融温度的主要原因是它改变了原煤中的矿物组成。如要满足工业GE气化炉的运行要求,淮南煤和淮北煤均要配入比例高于50%的HM150煤。     

煤液化残渣灰分的测定

煤炭液化过程中的残渣是煤液化的主要产物这一,残渣中的灰分是计算煤炭液化过程中转化率的重要参数。目前,国内外测定残渣中的灰都是先经过正己烷、甲苯和四氢呋喃的一系列萃取,萃取后的不溶物,经真空干燥后测定其灰含量。这种方法分析时间长,不利于及时指导煤炭液化工艺条件的设定。本文通过残渣进马弗炉灼烧之前经电炉加热和未经加热的灰含量数据进行了比较。建立了一种简单快速测定残渣中灰含量的方法。     

煤直接液化残渣的萃取和利用研究

根据煤液化残渣的组成特点,选取不同馏分段的煤液化油和煤焦油洗油作为溶剂进行了残渣萃取分离实验研究.结果表明,在常温下,溶剂和残渣质量比为2∶1时,馏程为137℃~213℃的煤液化油对煤液化残渣的萃取率(干燥基)为22.85%,与煤液化残渣中的正己烷可溶物含量相当;馏程为230℃~317℃的煤焦油洗油,对煤液化残渣的萃取率为44.63%,与煤液化残渣中的四氢呋喃可溶物含量相当.采用煤液化油和煤焦油洗油对煤液化残渣进行了两级萃取分离,得到了萃取物和萃余物,并分别在煤加氢液化循环溶剂和水煤浆制备等应用方面进行了探索性研究.     

气流床粉煤气化熔渣与其原煤灰特性比较

对气流床粉煤气化熔渣及其原煤灰特性进行了对比研究。采用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)分析了熔渣及煤灰的化学成分和矿物组成。测试了熔渣及煤灰的熔融及黏温特性,并利用热力学软件Fact Sage模拟计算了二者对应的四元平衡相图和特殊温度下熔体中的矿物质组成及其含量。结果表明,由于熔渣经历了高温气化、激冷过程,原煤灰与熔渣的化学成分和矿物质组成并不存在明显的对应关系;两样品熔融温度差别较小,真液相时黏温特性曲线几乎重合,在临界黏度温度(Tcv)时出现差异,随着温度的降低,熔渣的Tcv出现较早,黏度急剧增大至固相的温度较高。热力学模拟计算结果与实验结果相吻合。对原煤煤灰熔融性及黏温特性的分析,可以为工业气化炉的开车运行提供指导。     

高硅铝煤和高钙铁煤配煤对灰熔融温度的影响

虽然新能源技术发展迅速，但未来很长一段时间我国能源主体仍以煤炭为主。高钙高铁煤是我国重要的煤炭资源，分布广泛，其灰熔融温度较低，不可直接应用于气流床气化炉。因此，以高钙高铁煤(MO)为研究对象，选择高硅铝煤(Y4)调控高钙高铁煤(MO)的灰熔融温度(T_AF)。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)和FactSage热力学软件探讨了高硅铝煤调控高钙高铁煤灰熔融特性的变化机制。研究表明，随Y4配比增加，混合灰样的灰熔融温度逐渐增加，且当Y4混配比例为40%～50%时，混合灰样的流动温度(T_F)为1 354～1 389℃,T_F符合气流床气化炉液态排渣要求；XRD和FactSage结果表明，随Y4含量增加，低熔点矿物质逐渐消失，钙长石等稳定硅铝酸盐矿物质的生成是导致灰熔融温度升高的主要原因，从三相图中发现随Y4混配比例的增加，灰样中的矿物质由黄长石明显转变为钙长石；FT-IR显示随Y4配比的增加，灰样中的Si—O向高频区移动，且在900～1 000 cm^-1...     

气流床气化用煤灰熔融性调控技术研究进展

综述了气流床气化用煤灰熔融性影响因素和煤灰熔融性调控技术研究进展及应用,分析了添加单一助剂、复合助剂和配煤对煤灰熔融性调控效果,并对煤灰熔融性调控机理、煤灰熔融性预测模型进行了分析和阐述,对煤灰熔融调控技术选择具有重要指导意义。     

煤的气流床气化模型

研究出一种数学模型,用以模拟德士古(Texaco)下喷式气流床气化炉试验装置,用煤的液化残渣以及煤水浆作为原料。气流床气化炉在概念上或理论上、设计上基本分为三个区域:热分解和挥发物的燃烧区、气化和燃烧区以及气化区。通过求出物料与能量平衡,探讨了气化动力学、输送速度以及气化炉的流体力学,得到沿反应器的温度和浓度的分布曲线。根据模型计算得到的结果与实验数据进行比较。为了更好地了解在各种操作条件下使     

清洁利用煤炭液化残渣生产高端高性能碳纤维的调研及分析

煤液化残渣是一种高炭、高灰和高硫的物质,主要由未转化的煤中惰性组分、无机矿物质以及煤液化催化剂组成。在煤液化过程中都会产生占液化原煤量30%左右的液化残渣,相比利用残渣燃烧发电,用残渣来生产碳纤维明显利用率更高,同时还能减少污染。高效利用煤炭液化残渣,对提高液化工艺产率、降低液化成本具有重大意义。